1问题的提出
水泥最终是以包装好的形式发运出厂的，包括袋装和散装。而对于劳动强度大、机械化程度高的袋装系统，国内外差距目前还比较大。国内由于人工成本较低，基本还在使用人工插袋，人工装车（一般借助装车机）;而国外由于人工成本高（发达国家）或工人熟练程度不够（不发达国家），较多地采用全自动包装系统。
国内目前包装机本身的技术随着在国内市场的大量应用已有很大程度的提高，形成了一定的产业规模。但是，与包装机配套的辅助设备却很长一段时间没有突出的进步，从而制约了整个包装系统的产业发展。
下面介绍一下国外水泥行业一些先进的包装技术，以便给国内的水泥包装市场提供一些借鉴。
2国外一条完整水泥袋装生产线的介绍
在国际水泥工程总包市场的开拓中，由于不同业主的要求，使我们得以了解并熟悉了一些世界上比较先进的生产技术和装备。其中，在2005年由某建设有限公司为多米尼加业主Domicem建设的2750TPD水泥生产线中，就安装了两套全自动化的水泥袋装系统。
这套包装系统的主机都布置在地面上，非常易于实现机械化操作，减少人工劳动。下图（图1）为其平面布置图。

除了通常的包装机喂料、卸包、计量、破包设备外，这套系统在包装机前增加了自动插袋机，破包机后增加了自动堆垛机和打包机。
此系统的工作流程如下:
工人按时间间隔将纸袋分批次放入自动插袋机前送袋机上的储槽内，随着包装机的运转，插袋机自动将纸袋插到包装机的料咀上。水泥灌装完毕后，水泥袋经过校正/计量和输送，进入堆垛系统。
工人将木托盘用叉车放到自动进给的辊道上，根据堆垛进度,托盘一个一个地被运送到堆垛机上。水泥袋经过程序控制,按摆放要求自动排布后，一层产一层地被放到托盘上，直到满足层高要求，然后被技输送到打包系统。    
堆垛好的每个托盘经过打包机时被机器按程序用塑料薄膜进行缠绕，形成适合特定气候条件下运输的水泥包，再被运送到储存区域，用叉车装车，或按指定高度堆放整齐。

下面是对其中主要设备的详细介绍。
1）自动插袋机
自动插袋机包括送袋机、传递装置和插袋机组成。
送袋机的作用相当于破碎机前的板喂机，负责将纸袋自动分批次的喂给插袋机。纸袋由工人一叠一叠地按方向要求放到送袋机上的储槽（叉架）内。自动送袋机由步进电机驱动，传动为链条，每次将一个储槽（托架）内的包装袋传送给自动插袋机的接袋装置；接袋装置到达工作位置后，位置传感器将启动送袋机工作。
包装袋由叉式托架承载，在送袋机转动时自动将袋放在接袋装置上。接袋装置也是叉式的，与叉式托架正好交错开。

接袋装置由扭转型气缸驱动,在接到包装袋后，转回到另一个工作位置；在将纸袋传给下一接收装置后，再转回到接袋位置。位置传感器报告接袋装置的位置，控制送袋机/接袋器的动作。接袋装置回到送袋工作位置后，由拨叉将整摞纸袋推到下一接袋器上，如图5所示。

拨叉为往复运动，在把纸袋推到位置后，向下移动到低于接袋装置的高度，再回到原来位置；在推纸袋前，先从下向上移动，达到超过纸袋的高度。接袋器又分两部分，一部分将纸袋接住，并向上移动，达到取袋器的工作位置；在这一摞纸袋被使用了部分后,另一托袋装置快速移动到接袋器下，代替接袋器继续托住纸袋,而接袋器向下移动，去重新接受另一摞纸袋。
插袋机本体由取袋器和插袋器两组机构组成。取袋器包括两组吸头，由真空泵及压缩空气驱动，从托袋器上将纸袋一个一个地提取出来；其中，一组吸头吸住纸袋中间靠上的部位，另一组吸住纸袋有插孔的一端。两组吸头共同动作，吸住纸袋后，一个连杆机构使纸袋转到竖直位置，并在转动过程中将插袋孔打开，然后交给插袋器。
插袋器由凸轮-连杆机构组成，在凸轮旋转过程中的一个极限位置，插袋器连杆上的夹臂将立起的纸袋从取袋器上接过,随着凸轮-连杆机构的运转，在另一个极限位置将纸袋送到包装机的出料咀所在位置；夹臂为气动，由于凸轮的旋转，其运动轨迹与包装机料咀的运动轨迹有一定重合，在插袋器与包装机共同旋转的过程中将纸袋插到出料咀上，然后松开纸袋。
2）自动堆垛机
堆垛机由一组设备组成，包括整形装置、布包器、缓冲装置、推包器、伸缩平台、升降机构、传送辊道、插取器等。
从包装机出来的经检验合格的袋装水泥，经过吹扫、喷码，被输送到整形装置，将纸袋内的多余气体尽量释放，使水泥包形状均匀，然后由布包器按一定规律排列。
在木托盘上，要求每层包为5包,按3横2顺—2顺3横—3横2顺一层层地反复交错排列。
由于从包装机过来的水泥包均为顺包，所以，在布包器上设置了两个挡板,按排列要求定期动作，使所有水泥包经过后形成需要的排列组合。纸袋经排列后，由推包器依次推到堆包器（伸缩平台）上。
推包器分以下三步工作，第一步，由后面的一个挡板将第一排包推到缓冲台上；第二步，由后面的一个挡板将第二排包推到缓冲台上；第三步（与第一步重合）,由前面的一个挡板将排好的5个包推到堆垛机上，同时，由后面的一个挡板将下一排包推到缓冲台上。
缓冲皮带的作用是在纸袋排成一整排前临时放置纸袋,等最后一包到达后一起传送到推包器处。堆垛机上面有一可伸缩的平台，在一层包装袋到达后，由整形装置（气动挡板）堆到固定位置，然后伸缩平台打开，将包装袋落到袋垛上，伸缩平台再合上，接受下一层包装袋。如图8所示。

堆垛机前面有托盘自动送进系统，包括电动辊道及插取器。木托盘的位置状态由辊道上的感应装置监测，在前一辊道上空出位置后，后一辊道自动向前运送托盘。在人工将木托盘放到最后一个辊道上后，木托盘就能实现自动向前传送了。
插取器负责从一叠托盘中只提取出一个托盘向前传送。插取器每次将除最下面一个托盘外的上部托盘插起，由电动辊道将最下面的那个托盘送向前一辊道,然后插取器将上部的托盘放到辊道上，插子向后缩出，再向上移动一个托盘的高度，执行下一个插取命令。

经过插取器后，木托盘被挡板推到规定的位置（横向），然后送到堆垛机上，并由气动挡板固定位置（纵向），以保证伸缩平台上的水泥包准确地落到其上面。
堆垛机在接到空的木托盘后，由升降台带动快速上升，使托盘顶到伸缩平台下表面，然后稍下降一点，等待接包；在一层水泥包从伸缩平台上落下后，升降台下降一定高度，待伸缩平台合并后，重新向上升起，顶住伸缩平台后再稍向下动一点，以不阻碍伸缩平台的打开；在一垛水泥袋达到要求的高度后（一般为10层高，由光电感应装置检测），升降台快速下降到辊道所在平面，将一整垛水泥包传送给下一辊道。然后，在下一层水泥包排布期间，快速接受新的空托盘，并上升到位。这一过程充分体现了逻辑程序控制的优势。
堆垛好的水泥包在托盘上被电动辊道运送到打包机处。
3）自动打包机
打包机包括封头装置、缠绕装置、刀架等。
打包机前面有两台电动辊道，用于缓存完成堆垛发送过来的水泥包。此处设置多个光电感应开关，如果打包机处没有水泥包，则辊道自动将发送过来的水泥包送到打包机下。

托盘被送到打包机下后，电动辊道下的升降装置将托盘升起一定高度，然后打包机开始工作。
封头装置负责将一块塑料薄膜蒙在水泥包顶部。在开始封头前，先通过类似图纸打印机的装置从一卷薄膜中切割出一张薄膜，然后通过提升装置传递给封头装置，由其横向移动，盖到水泥包顶部，最后回复原位。
打包机的缠绕装置使塑料薄膜从托盘处开始将下、中部缠绕几周，边缠绕边向上移动，在将封头的薄膜缠绕住后，按程序编排，自上而下将整个托盘再缠绕一到几遍。
缠绕装置也由电机带动滚筒,实行主动送给，以免拉断薄膜。
最后，刀架将薄膜割断，并将新断头重新压在刀架上（刀架在缠绕开始时是薄膜的起点和固定点）。电动辊道的升降装置使托盘降落到输送辊道
高度，打好包的水泥托盘被送到缓存区。
缓存区有两排辊道，一台移动小车根据辊道上的感应装置自动将打好包的水泥包分配到两排辊道上。
在位于两排辊道端部的两个辊道上放有水泥包后，其中一个能够移动的辊道向另一排的那一辊道靠近，然后由叉车一次将两包水泥袋叉走。在托盘离开辊道后，感应装置将使辊道复位，并启动后一辊道将其上的托盘向前传送。
3结论
在这套系统中,大量采用了各种自动控制技术，包括接近开关、光电感应开关、步进电机、气动装置、逻辑程序控制器等，充分实现了自动化生产，大大减少了人工劳动。
采用这套系统，正常生产只需1~2人就可保持系统的运行，其中一人负责将打包好的水泥包直接装车或堆放好（叉车操作），另一个人负责添加水泥袋和木托盘（此人只是部分时间工作在生产线上）。由于主要工作基本是机械操作，所以即使这1~2人的劳动强度也不是很高。如果是两套包装系统同时工作，也只需增加一人进行装车或堆放打包好的水泥托盘。就目前的技术水平来看，如果使用人工进行插袋操作，90t/h（按50kg水泥袋，1800袋/h，6咀）及以下产量的回转包装机可以用单个操作员来实现，90t/h以上的产量需要两个操作位才能实现。而操作位的增加将减少灌装时间间隔，对包装精度的控制有一定的影响。
在国际市场上，随着水泥厂的大型化，包装系统的产量也有了很大程度的提高。上文提到的多米尼加项目使用了120t/h的两套8咀包装机,即已使用了自动插袋、堆垛、打包装置。目前市场上还有150t/h的10咀包装机，180t/h的12咀包装机。而且，在一些地区，散装市场需求不高，而包装袋要求使用25kg的。这都使得包装系统的水泥袋处理量越来越大，如果继续使用人工，将使得包装车间的规模不必要地加大。
从成本控制方面讲，因为全自动包装机需要欧洲生产，设备投资会增加，但土建投资和生产管理成本会大幅降低。
随着生产规模的扩大，以及人工成本的逐步提高，生产过程中的高强度劳动将不得不考虑由机械化手段来实现。虽然目前这一进程在国内的生产企业中还显得比较缓慢，但应该相信这是人类技术发展的一个趋势。

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